胶束是一种球形分子结构，通常由具有块状结构的两亲分子组成，其中既有亲水部分，也有疏水部分。这些分子的疏水尾部聚集在一起形成一个核，而亲水头部向外，形成一个保护壳。这种结构允许胶束将疏水物质封装在其核心内，并将其分散在水性环境中。
胶束作用的一个例子是肥皂，它能吸附污垢和油脂，使它们很容易用水冲洗掉。胶束可以用嵌段共聚物(具有明显的亲水性和疏水性片段)或亲水性和疏水性片段混合分布的随机共聚物来形成。前者用于制药工业，可以精确控制胶束的性质，但生产起来更复杂、更昂贵，而后者用于染料工业，生产起来更简单、更便宜。
由东京科技大学(TUS)和DIC公司的Masahiko Asada先生和Hidenori Otsuka教授领导的研究人员正在研究如何使胶束更有效地溶解染料。在《软物质》杂志封面上的一项研究中，他们比较了嵌段共聚物和随机共聚物的性能，以确定最理想的染料分散胶束。
“在使用随机共聚物作为油墨生产的分散剂和它们不充分的分散性能之间存在权衡。我们研究了嵌段共聚物胶束，并将它们的分散性能与随机共聚物的分散性能进行了比较，以确定适当的染料增溶所需的胶束结构，”该研究的主要作者大冢教授说。
研究人员以不同比例的苯乙烯(St)、甲基丙烯酸正丁酯(BMA)和甲基丙烯酸(MA)为单体，合成了各种嵌段共聚物(BL01至BL05)。他们将这些嵌段共聚物与随机共聚物(RD01, RD02, RD03和RD04)的性能进行了比较，随机共聚物是由苯乙烯和甲基丙烯酸或丙烯酸制成的。将共聚物和随机共聚物以0.5%的浓度分散在水中，用小角x射线散射(SAXS)分析了胶束结构。
SAXS结果表明，嵌段共聚物形成的胶束具有明确的球形结构，具有清晰的核壳边界。随机共聚物的胶束具有更分散和连续的结构，类似于随机线圈模式，没有明显的核-壳边界。无规共聚物形成的胶束缺乏清晰的核壳结构，降低了它们保持疏水染料的能力。
在临界胶束浓度(CMC)测试中，研究人员通过检测荧光芘探针周围极性的变化来测量胶束形成的浓度。结果表明，嵌段共聚物胶束的极性要低得多，这意味着芘分子在这些胶束的疏水核心内得到了更好的保护。
研究人员在测量疏水橙油SS染料在胶束中的增溶程度时也做了类似的观察。用随机共聚物制成的胶束很容易让染料进入。然而，BL01、BL03和BL05阻止染料穿透核心，导致达到饱和的时间更长(2天，而无标共聚物为10小时)。
与较小的胶束(BL02, BL04)相比，具有较大核心体积和更多聚合物分子(更高聚集数)的胶束(BL01, 03和05)可以容纳或溶解更多的染料(每个胶束0.2至2个染料分子)。
虽然具有明确核壳结构的较大胶束需要更长的时间才能与染料饱和，但它们可以容纳更多的染料。染料增溶效果最好的胶束是BL02。它的外壳含有甲基丙烯酸(MA)和甲基丙烯酸丁酯(BMA)的随机混合物，导致在核-壳和壳-溶剂边界之间形成高度多分散或变化的界面，这使得染料可以快速进入并从中排出。
大冢教授解释说:“嵌段共聚物胶束表现出更高的染料增溶能力，这与它们的核体积、清晰的核壳对比和缓慢的增溶速率有关。”
这一发现可能会为油墨和染料行业以及制药行业带来更高效和更具成本效益的胶束。
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我是吴茳号的签约作者“冬寒”！
希望本篇文章《优化核-壳结构以提升胶束对染料和药物的分散效率》能对你有所帮助！
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